CN104205423B - 一种能量储存系统的屏安排 - Google Patents

一种能量储存系统的屏安排 Download PDF

Info

Publication number
CN104205423B
CN104205423B CN201280072206.4A CN201280072206A CN104205423B CN 104205423 B CN104205423 B CN 104205423B CN 201280072206 A CN201280072206 A CN 201280072206A CN 104205423 B CN104205423 B CN 104205423B
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy storage
electrode
dividing plate
electrolyte
outer layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201280072206.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104205423A (zh
Inventor
霍华德·F·威尔金斯
格雷琴·M·博斯韦尔
罗纳德·D·布罗斯特
克里斯廷·M·布罗斯特
史蒂文·L·皮斯
小保罗·A·特鲁多
里查德·M·本德特
杰拉尔德·P·贝克尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universal Energy Systems
Original Assignee
Universal Energy Systems
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universal Energy Systems filed Critical Universal Energy Systems
Publication of CN104205423A publication Critical patent/CN104205423A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104205423B publication Critical patent/CN104205423B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/188Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/70Arrangements for stirring or circulating the electrolyte
    • H01M50/73Electrolyte stirring by the action of gas on or in the electrolyte
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

根据本披露的能量储存系统包括一个单元电池,该单元电池具有一个电极以及靠近该电极以用于协助在电极上材料的沉积的一个协助沉积的结构。这种协助沉积的结构包括第一和第二外层、以及位于这些外层之间且与这些外层相连接的一种中间支撑安排。

Description

一种能量储存系统的屏安排
技术领域
本披露涉及包括一个或多个单元电池的一种能量储存系统。
背景技术
一种能量储存系统,例如液流电池,可以包括一个或多个单元电池,该单元电池操作来储存由一个源提供的能量并将能量排放至一个装置以做功。每个单元电池可以具有一个阴极、一个阳极以及布置在该阴极与阳极之间的隔板,用以分隔该单元电池的接收电解质的多个室。该隔板可以允许阴极与阳极之间的离子流动以促进该系统中的能量储存并促进该系统的能量释放。每一个单元电池还可以包括一个或多个流动屏,这些流动屏各种被定位在这些电极之一与该隔板之间并且被配置成用于影响电解质的流动。
概述
根据本披露的能量储存系统包括一个单元电池,该单元电池具有一个电极以及靠近该电极的一个协助沉积的结构,用于协助该电极上材料的沉积。这种协助沉积的结构包括第一和第二外层以及位于这些外层之间且与这些外层相连接的一种中间支撑安排。
根据本披露另一方面的能量储存系统包括一个单元电池,该单元电池具有一个电极并且限定了一个流动室,以及位于该单元电池中靠近该电极之处的一种三维结构。该三维结构包括第一和第二外层、以及位于这些外层之间且与这些外层相连接的一种中间支撑安排。该系统还包括一种用于向该流动室供应电解质的电解质供应安排,并且该三维结构被配置成用于加强电解质在该电极附近的混合。
虽然已展示和披露了多个示例性实施例,但本披露不应被解释为是对权利要求进行限制。在此考虑到了,在不背离本发明的范围的情况下可以进行各种修改和替代性的设计。
附图简要说明
图1是根据本披露的能量储存系统的示意图,该能量储存系统包括一个单元电池,该单元电池具有一个阴极、一个阳极、在该阴极与阳极之间的一个隔板、靠近该阴极的一个第一三维结构以及靠近该阳极的一个第二三维结构;
图2是图1所示的第二三维结构的第一侧透视图;
图3是图2所示的三维结构的相反的第二侧透视图;
图4是用于图1所示的单元电池的三维结构的另一个实施例的截面视图;
图5是用于图1所示的单元电池的三维结构的又另一个实施例的部分截面视图;
图6是根据本披露的能量储存系统的另一个实施例的示意图;并且
图7是根据本披露的能量储存系统的又另一个实施例的示意图。
详细说明
本披露描述了能量储存系统的各种构型。以下说明及图1-7中提出了几个具体实施例,以提供对于根据本披露的某些实施例的透彻理解。这些图不一定按比例绘制;一些特征可能被夸大或最小化以展示特定部件的细节。因此,在此披露的具体的结构上和功能上的细节不得理解为限制性的,而是仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本文这些方面的代表性基础。而且,本领域普通技术人员将理解,参照这些附图中任一附图所展示和描述的实施例的一个或多个特征可以与在一个或多个其他附图中展示的一个或多个特征进行组合,以产生没有被明显展示或描述出的实施例。此外,可以在不具有以下说明中所解释的这些特定特征中的一个或多个特征的情况下来实践其他实施例。
图1示出了根据本披露的一种能量储存系统10。在所展示的实施例中,该系统10被配置成电化学液流电池,该电化学液流电池可操作来储存从一个来源接收到的能量并将能量排放至一个或多个装置以便做功。例如,该系统10可以用于电力设施应用中,以进行负荷整平、电力传输延缓、风动力整合、和/或太阳能动力整合。
图1所示的系统10分别包括一个液流单元电池11和第一、二电解质供应安排12和14分别用于向该单元电池11供应电解质,从而该系统10形成一个电化学反应器,详述如下。虽然该系统10被示出为一个单个液流单元电池11,但是系统10可以包括多个液流单元电池11,这些液流单元电池共同连接在一个单元电池堆中并且各自具有如下详述的相同或相似的构型。美国专利申请号13/196,498中披露了单元电池堆的实例,该申请的全部内容通过引用结合在此。
该单元电池11包括被一个隔板16(例如离子交换膜)分隔的一个阴极侧和一个阳极侧。该阴极侧包括一个阴极室18,该阴极室从该第一电解质供应安排12接收第一电解质,如阴极电解质;一个第一电极,如阴极20;以及一个第一三维结构22,该第一三维结构在室18中位于该阴极20与隔板16之间。同样,该阳极侧包括一个阳极室24,该阳极室从该第二电解质供应安排14接收第二电解质,如阳极电解质;一个第二电极,如阳极26;以及一个第二三维结构28,该二三维结构在室24中位于该阳极26与隔板16之间。
阴极20和阳极26可以由任何合适的材料制成并且可以电连接在一起而形成一个电路。例如,阴极20可以被形成为在一个适度导电的或非导电的基板如钢板或塑料板上的镍涂层或其他合适涂层,而阳极26可以被形成为在另一个适度导电的或非导电的基板如钢板或塑料板上的铅、锡、锌或镉涂层或其他合适涂层。如果系统10配备有多个单元电池11,则所有关联的阴极20可以电连通和/或离子连通,且所有关联的阳极26也可以电连通和/或离子连通。进一步地,对于多单元电池构型,最末端电极可以用作集电器。在此方面,对于图1所示的取向,最左边的阴极可以用于收集来自其他阴极的电流,并且最右边的阳极可以用于收集来自其他阳极的电流。最左边的阴极和最右边的阳极也可以电连接在一起而形成一个电路。
分别位于单元电池11的室18和24中的三维结构22和28可以各自靠近相应的电级20和26定位。进一步地,结构22和28各自可以与隔板16以及相应电极20和26相接合,这样使得每个结构22和28都可以支撑该隔板16。此外,结构22和28可以促进系统10的操作。例如,每个结构22和28可以促进材料到相应电极20和26上的沉积、和/或加强被接收在相应室18和24内的电解质的混合,详述如下。
参见图2,现在详细说明第二三维结构28的示例性构型,需明白的是第一三维结构22可以具有相同或相似的构型。在图2所示的实施例中,第二结构28被配置成一个屏安排,该屏安排具有夹层构造,该夹层构造包括位于对应的第一外层32与第二外层34之间的一个中间支撑安排或层30。该夹层构造可以具有任何适当的厚度,如在1/6英寸到1/2英寸或者更大的范围内的厚度。在一个实施例中,该夹层构造的厚度约为1/8英寸。
中间层30被配置成分别支撑第一和第二外层32和34并且将外层32和34隔开。虽然中间层30可以具有任何合适构型并且可以由任何合适材料制成,但在图2和3所示的实施例中,该中间层30包括多根纵向延伸的线股或线绳36与多根横向延伸的线股或线绳38交织在一起而形成一个网片,该网片被成形为具有多个间隔的波峰和波谷的波状层。例如,相邻的波峰和相邻的波谷可以相隔1/4/到3/8英寸。进一步地,波峰和波谷可以定向成大体上平行于电解质总体流动方向、或者垂直于该电解质总体流动方向以进一步加强电解质的混合。
在另一实施例中,中间层30可以包括在对应的第一与第二外层32和34之间延伸的任何合适的支撑元件。例如,中间层30可以包括在对应的第一与第二外层32和34之间延伸并且与之相连接的柱形元件,如线股、丝线和/或杆。
第一外层32可以是与隔板16可接合的并且包括多根纵向延伸的线股或线绳40与多根横向延伸的线股或线绳42交织在一起而形成一个大体上平面的网片。该网片被缝合到中间层30的波峰上。作为另一个例子,该网片可以按任何合适的方式被附着到中间层30的波峰上,例如用粘合剂或通过焊接方法。
第二外层34可以是与阳极26可接合的并且也可以是一个大体上平面的层。在图2和3所示的实施例中,第二外层34包括多个彼此间隔开的、纵向或横向延伸的线股组或线绳组44。每一个组44包括扭绞或编织在一起的多根线股或线绳46,如三根线股或线绳,并且每一个组44被缝合到中间层30的波谷上。
作为另一个例子,第二外层34可以具有与第一外层32相同或相似的构造。在此方面,第二外层34可以被形成为一个网片层,该网片层具有多根纵向延伸的线股或线绳与多根横向延伸的线股或线绳交织在一起而形成一个大体上平面的网片。作为又一个例子,外层32和34中的一者或两者可以被形成为一个布层或任何其他合适的层。
用于每一层30、32和34的线绳可以由任何合适的非导电和/或导电材料制成。例如,用于层30、32和34中的一者或多者的线绳可以由聚合物材料制成,如聚烯烃(如聚丙烯和/或聚乙烯)、聚四氟乙烯(如特氟龙)、聚酯、尼龙、和/或任何其他合适的聚合物或塑料材料。作为另一个例子,用于层30、32和34中的一者或多者的线绳可以由碳纤维和/或任何合适的金属如镍、锡、铅和/或铋(如铋晶须)制成。进一步地,每根线绳可以具有任何合适的直径,例如在0.005英寸至0.015英寸的范围内的直径、或者在0.008英寸至0.010英寸的范围内的直径。在图2和3所示的实施例中,中间层30的线绳36、38以及第一外层32的线绳40、42各自具有约0.008英寸的直径,并且第二外层34的线绳46各自具有约0.010英寸的直径。
适合用作一个或这两个结构22和28的一种示例性结构是3-D材料,该材料可从乔治亚州彭德格拉斯市(Pendergrass,Georgia)的北美昙卡工业纺织品公司(TenCate Industrial Fabrics North America)获得。
返回图1,电解质供应安排12和14被配置成用于向单元电池11的室18和24供应电解质,并且该电解质的作用是以离子方式连接单元电池11的电极20和26。第一电解质供应安排12包括与阴极室18处于流体连通的一个用于储存阴极电解质的第一电解质容器,例如阴极电解质储槽48,该阴极电解质是例如包含电化学可还原的铁盐、铈盐、卤化物或氧化钒的水溶液;水和碱金属氢氧化物或硫酸;或者包含硝酸乙基铵、咪唑鎓盐、六氟磷酸钠、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂和/或卤代铝酸盐材料的非水溶液或多种材料。第二电解质供应安排14包括与阳极室24处于流体连通的并且被配置成用于储存阳极电解质的第二电解质容器,例如阳极电解质储槽50,该阳极电解质是例如包含锌颗粒、氧化锌、铁盐、铈盐、卤化物或氧化钒的水溶液或浆料;水和碱金属氢氧化物或硫酸;或者包含硝酸乙基铵、咪唑鎓盐、六氟磷酸钠、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂和/或卤代铝酸盐材料的非水溶液或多种材料。该阴极电解质储槽48可以通过一条阴极电解质供应管线52和一条阴极电解质返回管线54与该单元电池11的壳体或本体连接,并且阳极电解质储槽50可以通过一条阳极电解质供应管线56和一条阳极电解质返回管线58与该单元电池11的壳体或本体连接。此外,管线52、54、56和58或其部分可以是柔性的和/或可伸缩的以适应该单元电池11的打开和关闭。
第一电解质供应安排12可以进一步包括:一个阴极电解质循环泵60,用于使阴极电解质在阴极电解质储槽48与阴极室18之间移动;一个第一热交换器62,用于控制该阴极电解质的温度;以及多个合适的阀,用于控制该阴极电解质的流量。同样,该第二电解质供应安排14可以包括:一个阳极电解质循环泵64,用于使该阳极电解质在阳极电解质储槽50与阳极室24之间移动;一个第二热交换器66,用于控制该阳极电解质的温度;以及多个合适的阀,用于控制该阳极电解质的流量。
参见图1-3,更详细地描述系统10的操作。当单元电池11处于如图1所示的处于闭合位置时,该系统10能以充电模式或放电模式工作。在该充电模式中,该系统10接收来自一个源的电能并通过多个化学反应储存该电能。在放电模式中,该系统10可以将化学能转变为电能,该电能被释放到一个负荷中以便做功。在任一模式中,该隔板部分16可以通过允许离子从单元电池11的一个室18、24穿过而到达另一个室18、24来促进化学反应,例如在该电极20、26处的氧化反应和还原反应。
位于单元电池11的室18和24中的结构22和28可以在该系统10操作过程中可以提供很多益处。首先,每一结构22和28可以加强被接纳在相应室18和24内的相应电解质的混合,例如在相应电极20和26附近。第二,每一结构22和28可以向隔板16提供支撑、同时还是弹性和/或可压缩的以允许公差变化或在运行过程中该隔板16的运动。第三,每一结构22和28可以作为一个支架或其他支撑结构,该支撑结构支撑在操作过程中沉积在相应电极20和26上的材料。例如,第二结构28的网片构造可以支撑在充电操作的过程中沉积在阳极26上的锌材料。第四,每一结构22和28可以用作一个过滤器,该过滤器捕捉可能从被沉积在相应电极20和26上的材料上碎落的颗粒。例如,第二结构28的网片构造可以捕捉可能从被沉积在阳极26上的材料上碎落的锌颗粒。第五,每一结构22和28可以覆盖或遮蔽相应电极20和26的多个部分以便由此增大在操作过程中相应电极20和26的暴露部分中的电流密度。例如,该第二结构28的第二外层34可以覆盖或遮蔽阳极26的多个部分,这导致在充电操作过程中该阳极的暴露部分中的电流密度增大。增大的电流密度可以加强在充电操作过程中材料例如锌的沉积或镀覆。
用于单元电池11的一个三维结构的额外实施例68和69如图4和5所示。结构68和69可以用在单元电池11的阴极侧和/或阳极侧上,如以上关于结构22和28所讨论的。在这方面,每一结构68和69可以位于相应的室18和24内并且可以与该隔板16和相应电极20和26相接合。此外,每一结构68和69可以具有任何合适的厚度,如以上关于结构22和28所讨论的。
在图4所示的实施例中,结构68包括被夹在对应的第一和第二外层72和74之间的一个中间层70,并且该中间层70包括以任何合适的方式连接在一起的多个柔性的柱形网片元件76,例如是通过缝合、粘合剂和/或焊接方法。作为另一个例子,这些柱形元件76可以彼此间隔开。此外,这些网片元件76可以包括多根由任何合适的材料制成的线股或线绳,例如由以上关于结构22和28所讨论的这些材料。
在图4所示的实施例中,每一柱形元件76在大体上平行于外层72和74的方向上延伸。在另一实施例中,每一柱形元件可以在大体上横向于外层72和74的方向上延伸。
每个外层72、74可以是大体上平面的并且可以包括一层或多层柔性的布或毡,如织造或针织的聚烯烃(例如聚丙烯和/或聚乙烯)、聚酯和/或碳纤维。每个外层72、74也可以按任何合适的方式比如通过缝合、粘合剂和/或焊接方法而附接到中间层70。作为另一个例子,一个或这两个外层72、74可以具有与以上关于外层32和34所讨论的相同或相似的构造。
在图5所示的实施例中,结构69包括位于第一和第二大体上平面的外层80和82之间的一个中间层78。中间层78包括大体上横向于外层80和82延伸的多个柔性支撑元件84,并且每个元件84可以具有任何合适的构型。例如,每个元件84可以是在外层80与82之间延伸的、具有笔直或弯曲构型的一根柔性的线股或线绳。进一步,这些元件84可以各自具有任何合适的宽度或直径、并且彼此相隔任何合适的距离。例如,这些元件84各自可以具有在0.0005英寸到0.004英寸的范围内的宽度或直径,并且这些元件84可以相隔0.005英寸到0.03英寸。更具体来说,这些元件84各自可以具有在0.001英寸到0.002英寸的范围内的宽度或直径并且可以相隔0.015英寸。此外,这些元件84可以由任何合适的材料制成,如以上关于结构22和28所讨论的任何材料。
外层80和82每个可以具有与以上关于外层32、34、72和74之一所描述的相同或相似的构造。进一步,外层80和82可以按任何合适的方式,如通过缝合、粘合剂和/或焊接方法而附接到中间层78。
可能适合用作结构69的示例性结构是SP60TM,它可从美国新泽西州布卢姆菲尔德市(Bloomfield,New Jersey)的斯坦尼克网业有限公司(Stanek Netting Co.Ltd.)得到。
参见图6,以上描述的任一结构22、28、68和69也可以用于被配置为“混合”型电池的能量储存系统110中,该电池包括一个或多个单元电池111,每个单元电池具有一个流动侧和一个不流动侧。在如图6所示的实施例中,该流动侧被设计成一个阴极侧,而该不流动侧被设计成一个阳极侧。
单元电池111的阴极侧可以具有与以上关于系统10所讨论的相同的构型、并且可以包括或者可以不包括第一三维结构,如第一结构22、结构68、或结构69(第一结构22作为实例展示在图5中)。此外,该阴极侧可以连接到一种电解质供应安排,如以上详细描述的电解质供应安排12。
单元电池111的阳极侧包括固定的或静止的阳极电活性材料,而不是在液流单元电池内的可流动电解质材料。此外,阳极侧可以配备有或可以不配备第二三维结构,如第二结构28、结构68或结构69(结构68作为实例展示在图5中)。对于这样的构型,第二结构28、68、69不影响电解质的流动,这是由于阳极侧是单元电池111的不流动侧,但第二结构28、68、69可以提供以上关于系统10所描上的其他益处中的一种或多种。
在另一实施例中,上述结构22、28、68、69可以用于具有一个或多个单元电池的混合型电池中,其中不流动侧被配置为阴极侧,而流动侧被配置为阳极侧。
再举一例,上述任一结构22、28、68、69可以用于配备有一个或多个燃料单元电池的能量储存系统中,该燃料单元电池各自可以具有任何合适的构造,如图7中示意性所示的燃料单元电池120的构造。在所展示的实施例中,燃料单元电池120包括一个阴极122、一个阳极124和在阴极122与阳极124之间的一个室,如阳极室126,该阳极室可以接受上述结构22、28、68、69中的一者或多种(结构69作为示例展示在图7中)。阴极122和阳极室126可以被一个合适的离子可透过的隔板127(如膜或多孔结构)分开。该燃料单元电池还配备有一个燃料供应源,该燃料供应源可以采取沉积在阳极124上的一种合适的可氧化的活性材料(如多孔锌)以及在阳极室126内提供的一种适当的电解质(如氢氧化钾)的形式。此外,燃料单元电池120配备有一个氧化剂供应源,如来自于环境空气或储罐(未显示)中的氧气,该储罐通过合适的管路连接到燃料单元电池120。在阳极124处,氢氧化物与该活性材料相结合而产生被氧化的材料,如锌离子(Zn+2),加上水和带负电的电子。自由电子可以经过电线128而产生电流,而这些离子可以穿过隔板127达到阴极122。在抵达阴极122时,这些离子与电子再结合并且在水和合适的阴极催化剂如铂的存在下与氧化剂发生反应,从而产生氢氧化物。
在上述实施例中,电解质是包含在燃料单元电池120中。在另一实施例中,燃料单元电池120的阳极室126可以配备有一种可流动的电解质供应源和一种可流动的活性材料,如锌浆料。例如,此类材料可以从一个储罐(未显示)供应,该储藏槽通过合适的管路与阳极室126相连。
虽然以上描述了多个示例性实施例,但不意图用这些实施例描述本发明的所有可能的形式。而是,在说明书中使用的词语是描叙性而非限制性的术语,并且应理解的是,在不背离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种变化。此外,不同的用于实施的实施例的特征可以进行组合以形成本发明的进一步的实施例。

Claims (27)

1.一种能量储存系统,包括:
一个单元电池,该单元电池限定了一个流动室并且具有第一和第二电极;设置在这些电极之间的一个离子可透过的隔板,用于允许离子从该隔板的一侧穿过而达到该隔板的另一侧;以及设置在该隔板与这些电极中的一个电极之间以用于协助在该一个电极上的材料沉积的一个协助沉积的结构,该协助沉积的结构包括第一和第二外层、以及位于这些外层之间并且与这些外层相连接的一种中间支撑安排;以及
用于对该流动室供应电解质的一种电解质供应安排。
2.如权利要求1所述的能量储存系统,其中该协助沉积的结构是至少部分地设置在该流动室之中。
3.如权利要求1所述的能量储存系统,其中该单元电池包括一个流动侧和一个不流动侧,该流动侧包括该流动室,并且其中该隔板是设置在该流动侧与该不流动侧之间,并且该协助沉积的结构是设置在该单元电池的不流动侧之中。
4.如权利要求1所述的能量储存系统,其中,该单元电池是一种燃料单元电池。
5.如权利要求1所述的能量储存系统,其中,该中间支撑安排包括一种波状结构。
6.如权利要求5所述的能量储存系统,其中,该波状结构包括一个网片。
7.如权利要求1所述的能量储存系统,其中,该中间支撑安排包括一个或多个柱形元件。
8.如权利要求1所述的能量储存系统,其中,该中间支撑安排包括多个线股。
9.如权利要求1所述的能量储存系统,其中,这些外层中的至少一个包括布料。
10.如权利要求1所述的能量储存系统,其中该第一外层包括一个大体上平面的网片,该网片接合该隔板以便对该隔板进行支撑。
11.如权利要求1所述的能量储存系统,其中,该第二外层接合该一个电极并且遮蔽该一个电极的多个部分,由此在该能量储存系统的充电操作或放电操作的过程中影响该一个电极的多个暴露部分中的电流密度。
12.如权利要求1所述的能量储存系统,其中,该协助沉积的结构的第一外层、第二外层以及中间支撑安排中的至少一者包括多根聚合物线绳。
13.如权利要求1所述的能量储存系统,其中,该协助沉积的结构的第一外层、第二外层以及中间支撑安排中的至少一者包括多根碳线绳。
14.如权利要求1所述的能量储存系统,其中,该协助沉积的结构的第一外层、第二外层以及中间支撑安排中的至少一者包括多根金属线绳。
15.如权利要求1所述的能量储存系统,其中,该协助沉积的结构的第一外层、第二外层以及中间支撑安排中的至少一者包括多根线绳,这些线绳各自具有的直径是在0.005英寸到0.015英寸的范围内。
16.如权利要求1所述的能量储存系统,其中,该协助沉积的结构是弹性的。
17.如权利要求1所述的能量储存系统,其中,该电解质供应安排包括储存包括氧化锌在内的一种电解质的一个电解质容器,并且该协助沉积的结构被配置成用于协助在该能量储存系统的充电操作过程中锌在该一个电极上的沉积。
18.如权利要求17所述的能量储存系统,其中,该协助沉积的结构被配置成作为捕捉锌颗粒的一个过滤器起作用。
19.一种能量储存系统,包括:
一个单元电池,该单元电池限定了一个流动室并且具有第一和第二电极;以及设置在这些电极之间的一个离子可透过的隔板,用于允许离子从该隔板的一侧穿过而达到该隔板的另一侧;
在该流动室内位于该第一电极与该隔板之间的一种三维结构,该三维结构包括第一和第二外层、以及位于这些外层之间并且与这些外层相连接的一个中间支撑结构;以及
用于对该流动室供应电解质的一种电解质供应安排;
其中,该三维结构被配置成用于加强该电解质在该电极附近的混合。
20.如权利要求19所述的能量储存系统,其中,该三维结构的中间支撑结构包括一种波状网片结构。
21.如权利要求19所述的能量储存系统,其中,该中间支撑结构包括一个或多个网片柱形元件。
22.如权利要求19所述的能量储存系统,其中,该三维结构的这些外层中的至少一个包括一个大体上平面的网片。
23.如权利要求19所述的能量储存系统,其中,该三维结构被配置成用于对该电解质进行过滤。
24.如权利要求19所述的能量储存系统,其中,该电解质供应安排包括储存包括氧化锌在内的一种电解质的一个电解质容器,并且该三维结构被配置成用于协助在该能量储存系统的充电操作过程中锌在该第一电极上的沉积。
25.如权利要求24所述的能量储存系统,其中,该第一外层包括一个大体上平面的网片,该网片接合该隔板以便对该隔板进行支撑,并且该第二外层接合该第一电极并且遮蔽该第一电极的多个部分,由此在该充电操作的过程中影响该第一电极的多个暴露部分中的电流密度。
26.一种能量储存系统,包括:
一个单元电池,该单元电池包括一个流动侧、一个不流动侧、设置在该流动侧上的一个第一电极、设置在该不流动侧的一个第二电极、设置在该流动侧与该不流动侧之间的一个隔板、以及设置在该不流动侧上靠近该第二电极处以用于协助在该第二电极上的材料沉积的一种屏安排,该屏安排包括第一和第二外层、以及位于这些外层之间且与这些外层相连接的一个中间支撑结构;以及
一种电解质供应安排,用于对该单元电池的流动侧供应电解质。
27.如权利要求26所述的能量储存系统,其中,该单元电池进一步包括被布置在该流动侧上靠近该第一电极处的一个附加的屏安排,该附加的屏安排包括第一和第二外层、以及位于这些外层之间并且与这些外层相连接的一个中间支撑结构。
CN201280072206.4A 2012-02-23 2012-03-16 一种能量储存系统的屏安排 Active CN104205423B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/403,026 2012-02-23
US13/403,026 US8343646B1 (en) 2012-02-23 2012-02-23 Screen arrangement for an energy storage system
PCT/US2012/029389 WO2013126083A1 (en) 2012-02-23 2012-03-16 Screen arrangement for an energy storage system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104205423A CN104205423A (zh) 2014-12-10
CN104205423B true CN104205423B (zh) 2017-03-01

Family

ID=47388246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280072206.4A Active CN104205423B (zh) 2012-02-23 2012-03-16 一种能量储存系统的屏安排

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8343646B1 (zh)
EP (1) EP2817841B8 (zh)
CN (1) CN104205423B (zh)
WO (1) WO2013126083A1 (zh)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201226200A (en) * 2010-12-24 2012-07-01 Forsound Corp Cushion structure
US10044050B2 (en) 2012-07-20 2018-08-07 Carl Freudenberg Kg Electrically conductive sheet material
DE102012017306A1 (de) * 2012-09-03 2014-03-06 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Elektrochemische Zelle vom Durchflusstyp
CA2888463C (en) 2012-10-16 2021-01-26 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices and housings
US9312522B2 (en) 2012-10-18 2016-04-12 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
US11721841B2 (en) 2012-10-18 2023-08-08 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
US9735450B2 (en) 2012-10-18 2017-08-15 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
US11211641B2 (en) 2012-10-18 2021-12-28 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
US11387497B2 (en) 2012-10-18 2022-07-12 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
WO2015058010A1 (en) 2013-10-16 2015-04-23 Ambri Inc. Seals for high temperature reactive material devices
US9520618B2 (en) 2013-02-12 2016-12-13 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
US10541451B2 (en) 2012-10-18 2020-01-21 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
US10270139B1 (en) 2013-03-14 2019-04-23 Ambri Inc. Systems and methods for recycling electrochemical energy storage devices
US9502737B2 (en) 2013-05-23 2016-11-22 Ambri Inc. Voltage-enhanced energy storage devices
US10181800B1 (en) 2015-03-02 2019-01-15 Ambri Inc. Power conversion systems for energy storage devices
US10522849B2 (en) * 2015-03-04 2019-12-31 Korea Institute Of Energy Research Electrochemical cell comprising channel-type flowable electrode units
WO2016141354A2 (en) 2015-03-05 2016-09-09 Ambri Inc. Ceramic materials and seals for high temperature reactive material devices
US9893385B1 (en) 2015-04-23 2018-02-13 Ambri Inc. Battery management systems for energy storage devices
US9620791B2 (en) 2015-08-21 2017-04-11 Vizn Energy Systems, Inc. Flow cell with corrugated flow screen
US10367221B2 (en) * 2016-07-14 2019-07-30 The Curators Of The University Of Missouri Distributed energy storage system
US20190198904A1 (en) * 2016-09-02 2019-06-27 Showa Denko K.K. Redox flow secondary battery and electrode thereof
US11929466B2 (en) 2016-09-07 2024-03-12 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
CN110731027B (zh) 2017-04-07 2024-06-18 安保瑞公司 具有固体金属阴极的熔盐电池
US11031619B2 (en) 2017-05-25 2021-06-08 The Curators Of The University Of Missouri Cell for flow battery
WO2020028949A1 (en) * 2018-08-08 2020-02-13 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Electrochemical flow reactor
CN110459791A (zh) * 2019-07-30 2019-11-15 苏州沃泰丰能电池科技有限公司 锌离子液流电池防止锌沉积的方法以及锌离子液流电池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4225411A (en) * 1976-12-10 1980-09-30 Siemens Aktiengesellschaft Support frame for electrolyte chambers in electrochemical cells
CN101688318A (zh) * 2007-07-10 2010-03-31 乌德诺拉股份公司 用于电化学电解槽的弹性集电器

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1196631A (en) 1966-05-31 1970-07-01 Monsanto Co Electrolytic Diaphragm Cell
US3926676A (en) * 1971-02-25 1975-12-16 Siemens Ag Battery comprising a plurality of cells
US3859195A (en) 1972-09-20 1975-01-07 Du Pont Apparatus for electrochemical processing
DE2637015C2 (de) * 1976-08-17 1982-10-14 Deutsche Automobilgesellschaft Mbh, 3000 Hannover Nickeloxid-Wasserstoffzelle
US4180623A (en) * 1977-12-19 1979-12-25 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Electrically rechargeable battery
FR2570087B1 (fr) 1984-09-13 1986-11-21 Rhone Poulenc Spec Chim Procede d'oxydation electrolytique et ensemble d'electrolyse pour sa mise en oeuvre
JP2595519B2 (ja) * 1987-02-16 1997-04-02 東洋紡績株式会社 液流通型電解槽用電極
US5422197A (en) * 1992-10-14 1995-06-06 National Power Plc Electrochemical energy storage and power delivery process utilizing iron-sulfur couple
US6946078B2 (en) 2002-02-27 2005-09-20 Lynntech, Inc. Electrochemical method and apparatus for producing and separating ferrate (VI) compounds
US20060057435A1 (en) 2004-09-15 2006-03-16 Medis Technologies Ltd Method and apparatus for preventing fuel decomposition in a direct liquid fuel cell
WO2008011746A1 (en) * 2006-06-22 2008-01-31 Pacific New Energy Limited Electrochemical cell
US20110053052A1 (en) 2009-08-28 2011-03-03 Enerfuel, Inc. Fuel cell composite flow field element and method of forming the same
CN106159189B (zh) 2010-03-30 2019-11-01 应用材料公司 高性能ZnFe液流电池组
US8808888B2 (en) 2010-08-25 2014-08-19 Applied Materials, Inc. Flow battery systems

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4225411A (en) * 1976-12-10 1980-09-30 Siemens Aktiengesellschaft Support frame for electrolyte chambers in electrochemical cells
CN101688318A (zh) * 2007-07-10 2010-03-31 乌德诺拉股份公司 用于电化学电解槽的弹性集电器

Also Published As

Publication number Publication date
EP2817841A4 (en) 2015-10-21
EP2817841A1 (en) 2014-12-31
CN104205423A (zh) 2014-12-10
EP2817841B1 (en) 2017-11-01
EP2817841B8 (en) 2017-12-13
US8343646B1 (en) 2013-01-01
WO2013126083A1 (en) 2013-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104205423B (zh) 一种能量储存系统的屏安排
JP6263127B2 (ja) 電気的に再充電可能な金属アノードセルおよびバッテリシステムならびに方法
US11973254B2 (en) Aqueous polysulfide-based electrochemical cell
US8822057B2 (en) High surface area flow battery electrodes
ES2905553T3 (es) Batería de flujo redox con un par redox a base de dióxido de carbono
FI108685B (fi) Sähkökemiallinen laite, josta sähkövirtaa saadaan ilmaelektrodin avulla
JP6316322B2 (ja) 電気化学電池における水の回収/リサイクルシステム
US20130115531A1 (en) Electrically rechargeable, metal-air battery systems and methods
WO2012162383A1 (en) Flow battery
CN108701849B (zh) 氧化还原液流电池用电极和氧化还原液流电池
WO2015004069A1 (en) Rechargeable zinc-air flow battery
WO2012061817A1 (en) Alkali metal-air flow batteries
CN113270624B (zh) 具备催化剂管理与电解液容量再平衡的液流电池子系统
CN108432021A (zh) 具有浮动阴极的水平三电极单液流锌-空气电池
US9129744B2 (en) Electrical power sources having a composite structure including hollow fibers
KR102091449B1 (ko) 크로스 전해액 탱크가 마련된 레독스 흐름 전지 시스템.
CN103779588B (zh) 氧化还原液流电池
KR20200124398A (ko) 아연-철 레독스 흐름 전지

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent for invention or patent application
CB02 Change of applicant information

Address after: Montana

Applicant after: Universal energy systems

Address before: Montana

Applicant before: ZINC AIR INCORPORATED

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: ZINC AIR INC. TO: WINJOYNOW ENERGY SYSTEMS COMPANY

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant